Одной из важных задач обучения студентов в вузе является формирование у них профессиональных компетенций направленных на формирование исследовательских качеств. Это отражается в текстах как в государственных образовательных стандартах высшего образования, как второго, так и третьего поколения [1]. Поэтому перед преподавателем стоит сложная методическая проблема организации научно-исследовательской работы студентов. Такую задачу можно решать как в рамках материала преподаваемой дисциплины, так и вне ее.

Покажем один из предлагаемых автором способов организации научно-исследовательской работы на основе материала дисциплины «Теория автоматов» для направления «Информационные системы и технологии», включенной в учебный план основной образовательной программы как обязательный курс вариативной части блока профессиональных дисциплин.

Разработкой проблемы организации научно-исследовательской работы студентов (НИРС) занимаются многие ученые. А.В.Ткаченко, Н.А.Обухова, А.С.Соколова исследовали формирование профессионально-исследовательской культуры бакалавра на основе НИРС экологической направленности [2]. Модель процесса организации НИРС на основе метода группового проектного обучения представили Ю.С.Сербулов, И.Н.Конрфельд, И.Н.Крутов [3]. НИРС – как одну из форм формирования молодого специалиста рассмотрели Е.В.Максимова, Т.В.Бабинцева [4]. Т.А.Юрмазова, Н.Б.Шахова, Ю.Ю.Мирошниченко показали исследовательскую компетентность преподавателя как фактор успешной организации НИРС [5]. А.В.Лукашин, В.В.Чиганашкин описали применение для организации НИРС использование профессиональных методик [6]. Как отмечают Н.Матушкин, И.Столбова, Т.Ульрих [7] научно-исследовательская деятельность студента является составляющей системы формирования компетенций специалиста. Проблемы оценки уровня исследовательской компетентности студента рассматривали Е.А.Котлярова, К.Ф.Механцева [8]. В.А.Векслер, Н.Я.Салангина [9, 10] изучали технологии формирования профессиональных компетенций. С.А.Богатенков описал задачи формирования информационной и коммуникационной компетентности [11, 12]. Таким образом, можно отметить, что научно-исследовательская работа студентов является важнейшей стороной образовательного процесса и ей уделяется большое внимание при реализации компетентностного подхода.

Многие исследователи отмечают, что НИРС хорошо реализовывать через самостоятельную работу. И.М.Лагун, Е.А.Хвалина, Н.С.Чарина выделяют научно-исследовательскую работу студентов как элемент самостоятельной работы [13]. Положительное сочетание самостоятельной и научно-исследовательской работы на формирование исследовательских умений отмечают А.А.Червова, И.А.Янюк [14]. А.Е.Поличка, А.П. Исакова [15] рассматривали подходы проектирование содержания организации самостоятельной работы обучаемых. Р.И.Баженов, Д.В.Лучанинов проектировали и внедряли элементы информационно-образовательной среды для организации научно-исследовательской работы как самостоятельную работу в дисциплине [16, 17]. Организацию научно-исследовательской работы студентов в сочетании с самостоятельной работой по дисциплине рассматривала Е.В.Клыгина [18]. Н.В.Шелковникова рассмотрела проектирование модели формирования исследовательской компетентности в процессе научно-исследовательской работы [19].

По мнению автора, для осуществления научно-исследовательской работы у студентов должен соответствующий уровень самоорганизации. Исследования по самоорганизации студентов проводили Н.Г.Баженова [20, 21], И.А.Коровина [22], Т.Г.Пахомова [23], С.Н.Фомина, И.В.Харитонова [24].

При проектировании научно-исследовательской работы возникает вопрос о подготовке задания, решение которого позволяет решить заявленные цели. В дисциплине «Теория автоматов» возможен такой вариант формулировки: Спроектировать и разработать программно-аппаратную модель управления устройством.

Такая постановка требует от студента продумать устройство, обсудить его с однокурсниками на предмет не повторения, проработать теоретическую часть, провести обзор исследований научно-практических разработок, спроектировать логическую схему автомата, реализовать ее в компьютерной системе моделирования, например, Electronics WorkBench, разработать программную реализацию в среде программирования. Можно заметить, что в результате студент должен будет пройти практически весь путь разработки системы. Для помощи в решении задачи от преподавателя требуется подготовка качественного методического обеспечения. Оно может быть представлено как методические указания [25], учебное пособие [26-28], реализованные программные системы [29-32], компьютерные модели с исходным кодом [33, 34], статьи [35-38]. По мнению автора, для того чтобы вести научно-исследовательскую работу по дисциплине, преподаватель должен показать личным примером способность осуществлять такую деятельность в данной предметной области.

Приведем несколько примеров реализации задач, поставленных перед студентами.

Пример 1. Выполнение структурного синтеза автомата, заданного таблицами переходов и выходов (рис.1).

Рисунок 1 – Таблицы переходов и выходов

В качестве элементов памяти выбирается D-триггер. Автомат представляется в виде автомата Мили.

Далее производится кодирование входных, выходных сигналов и состояний для структурной схемы автомата (рис.2).

Рисунок 2 – Структура синтезируемого цифрового автомата

В результате получаются кодированные таблицы (рис.3).

Рисунок 3 – Кодированные таблицы переходов и выходов

Студент на основании изученной теории по минимизации с помощью карт Карно получает следующий набор функций:

.

Произведя некоторую оптимизацию функций, студент строит функциональную схему автомата, которая является основой для моделирования в компьютерной среде (рис.4).

Рисунок 4 – Функциональная схема автомата

Пример 2. Компьютерной модели управления устройством (MP3-плеер).

Анализируя работу устройства, студент разрабатывает модель управления работой с помощью автомата, представляя его графом состояний (рис. 5).

Рисунок 5 – Граф состояний автомата

Система кодирования состояний и сигналов рис.5 представлена в табл.1.

Таблица 1 – Кодирование состояний, входных и выходных сигналов

Для реализации компьютерной модели цифрового автомата в среде Delphi студент применяет шаблон на основе оператора case и обработку события BtnClick (рис. 6). Граф реализуется в процедуре automat, выполнение команд в процедуре run, состояние автомата храниться в переменной state, сигнал от кнопок в signal.

Рисунок 6 – Шаблон кода для реализации автомата

На основе шаблона студент достаточно быстро получает реализацию модели (рис. 7) и исследует ее работу. По окончании исследования оформляется отчет.

Рисунок 7 – Компьютерная модель

В университете принята балльно-рейтинговая система [39], поэтому была разработана система оценивания научно-исследовательской работы [40, 41] (табл.2).

Таблица 2 – Оценивание научно-исследовательской работы по дисциплине «Теория автоматов»

За научно-исследовательскую работу студент получает половину максимально возможных баллов по дисциплине, что позволяет ему, в конечном счете, претендовать на положительную оценку на экзамене без его сдачи (в виде «автомата»).

Таким образом, введение в методику преподавания по дисциплине научно-исследовательской работы позволяет научить студентов основным качествам, которые будут необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы.

1. Государственные образовательные стандарты, примерные учебные планы и программы высшего профессионального образования. URL: http://www.edu.ru/db/portal/spe/index.htm
2. Ткаченко А. В., Обухова Н. А., Соколова А. С. Формирование профессионально – исследовательской культуры бакалавра на основе НИРС экологической направленности // Международный журнал экспериментального образования. 2012. № 4-2. С. 247-249.
3. Сербулов Ю. С., Конрфельд И. Н., Крутов И. Н. Модель процесса организации НИРС на основе метода группового проектного обучения // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2008. № 3. С. 183-186.
4. Максимова Е. В., Бабинцева Т. В. НИРС – как одна из форм формирования молодого специалиста // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. № 2 (31). С. 83-84.
5. Юрмазова Т. А., Шахова Н. Б., Мирошниченко Ю.Ю. Исследовательская компетентность преподавателя как фактор успешной организации НИРС // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5. С. 192.
6. Лукашин А. В., Чиганашкин В. В. Использование электроэнцефалографа «Нейрон-спектр» в НИРС // Молодежный научно-технический вестник. 2012. № 03. С. 2.
7. Матушкин Н., Столбова И., Ульрих Т. НИРС как составляющая системы формирования компетенций специалиста // Alma mater (Вестник высшей школы). 2007. № 5. С. 3-7.
8. Котлярова Е. А., Механцева К. Ф. Статистический анализ и планирование уровня исследовательской компетентности студента в подсистеме управления НИРС // Учет и статистика. 2010. Т. 4. № 20. С. 87-92.
9. Баженов Р. И., Векслер В. А. Формирование модели обучения взрослых основам информационных технологий: региональный аспект: монография. Биробиджан: Изд-во ФГБОУ ВПО «ПГУ им. Шолом-Алейхема», 2014. 174 с.
10. Салангина Н. Я. Формирование профессиональных компетенций в процессе обучения в педагогическом вузе // Теория и практика общественного развития. 2012. № 12. С. 225-227.
11. Богатенков С. А. Формирование информационной и коммуникационной компетентности в профессионально-педагогическом образовании // Профессиональное образование в России и за рубежом. 2012. № 8. С. 47-51.
12. Богатенков С. А. Классификация информационных и коммуникационных компетенций в профессионально-педагогическом образовании как фактор дидактической безопасности // Мир науки, культуры, образования. 2013. № 1 (38). С. 45-48.
13. Лагун И.М., Хвалина Е.А., Чарина Н.С. НИРС – как элемент самостоятельной работы // Сборник научных трудов Sworld. 2008. Т. 18. № 1. С. 6-9.
14. Червова А. А., Янюк И. А. Формирование исследовательских умений студентов вузов // Наука и школа. 2007. № 6. С. 11-14.
15. Поличка А. Е., Исакова А. П. Подходы проектирование содержания организации самостоятельной работы обучаемых в условиях формирования специальных профессиональных компетенций // Педагогическое образование и наука. 2012. №6. С.74-76.
16. Баженов Р. И. Использование системы moodle для организации самостоятельной работы студентов // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2014. № 3 (93). С. 174-175.
17. Лучанинов Д. В. Проектирование инфраструктуры информационно-образовательной среды на примере Приамурского государственного университета имени Шолом-Алейхема // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. 2013. №8. С. 83-91.
18. Клыгина Е. В. Организация научно-исследовательской работы студентов специальности «Математика» в рамках учебного процесса // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2012. Т. 17. № 1. С. 227-228.
19. Шелковникова Н. В. Проектирование модели формирования исследовательской компетентности специалиста АПК в процессе научно-исследовательской работы студентов на младших курсах // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования “Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина”. 2009. № 6. С. 100-103.
20. Баженова Н. Г. Самоорганизация студенчества в вузе: тезаурусный подход // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2013. № 4 (31). С. 247-254.
21. Баженова Н. Г. Самоорганизация студенчества: заданность или данность? // Высшее образование в России. 2012. № 3. С. 81-86.
22. Коровина И. А. Студенческое научное общество как пространство самообразовательной деятельности // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2011. № 2. С. 185-188.
23. Пахомова Т. Г. Самостоятельная работа как средство формирования основ самоорганизации студентов и самообразования // Научный вестник МГИИТ. 2011. № 6. С. 122-125
24. Фомина С. Н., Харитонова И. В. Организация самостоятельной работы как средство самоорганизации студентов в условиях личностно-ориентированного подхода в обучении // Социальная политика и социология. 2010. № 7. С. 70-77.
25. Баженов Р. И. Методические рекомендации для выполнения курсовой работы по дисциплине «Теория автоматов». Биробиджан: Изд-во ДВГСГА, 2008. 20 с.
26. Баженов Р. И. Интеллектуальные информационные технологии. Биробиджан: ПГУ им. Шолом-Алейхема, 2011. 176 с.
27. Баженов Р. И. Практикум по технологии разработки программного обеспечения: лабораторный практикум. Биробиджан: Изд-во ГОУВПО «ДВГСГА», 2011. 58 с.
28. Баженов Р. И. Практикум по проектированию информационных систем. Биробиджан: Изд-во ПГУ им. Шолом-Алейхема, 2012. 120 с.
29. Баженов Р. И., Векслер В. А. Анализ потребительских корзин в 1С: Предприятие на примере АВС-анализа // Информатизация и связь. 2013. №5. С. 117-123.
30. Баженов Р. И., Векслер В. А. Реализация XYZ-анализа в программном коде внутреннего языка программирования 1С: Предприятие 8.3 // Информатизация и связь. 2014. №1. С. 35-40.
31. Баженов Р. И., Гринкруг Л. С. Информационная система Абитуриент-Деканат ФГБОУ ВПО «Приамурский государственный университет им. Шолом-Алейхема» // Информатизация и связь. 2013. № 2. С. 97-99.
32. Баженов Р. И., Гринкруг Л. С. Информационная система по расчету и распределению нагрузки профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО «Приамурский государственный университет им. Шолом-Алейхема» // Информатизация и связь. 2012. №5. С. 75-78.
33. Баженов Р. И., Лопатин Д. К. О применении современных технологий в разработке интеллектуальных систем // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2014. № 3 (93). С. 263-264.
34. Баженов Р. И., Афанасьева М. А. Разработка программной модели контроля дверей холодильника на основе теории автоматов // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2014. №4(94). С. 306-308.
35. Баженов Р. И. Проектирование методики обучения дисциплины «Интеллектуальные системы и технологии» // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 5. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34813 (дата обращения: 27.05.2014).
36. Баженов Р. И. О методике преподавания метода анализа иерархий в курсе «Информационная безопасность и защита информации» // Современные научные исследования и инновации. 2014. №4. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/04/33202 (дата обращения: 27.05.2014).
37. Баженов Р. И. Об организации деловых игр в курсе «Управление проектами информационных систем» // Научный аспект. 2014. Т. 1. № 1. С. 101-102.
38. Баженов Р. И. О методике преподавания дисциплины «Управление проектами информационных систем» // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 3. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/03/32980 (дата обращения: 27.05.2014).
39. Баженова Н., Фишман Б. Балльно-рейтинговая система в ДВГСГА // Высшее образование в России. 2007. № 7. С. 122-127.
40. Баженова Н. Г. Теоретические основания конструирования критериев оценки качества функционирования самоорганизации студенчества в вузе // Мир науки, культуры, образования. 2011. № 6-2. С. 74-77.
41. Штепа Ю. П. Методика обучения старшеклассников решению задач по информационному моделированию в контексте новых образовательных результатов: монография. Биробиджан: Изд-во ДВГСГА, 2010. 100 с.

Все статьи автора «Баженов Руслан Иванович»